Жизнь была на Земле всегда

Еще недавно ученые считали, что жизнь возникла на Земле около 500 миллионов лет назад. Именно столько существуют животные с твердым скелетом, хорошо сохраняющимся в ископаемом состоянии. Но сегодня ученые пришли к выводу, что жизнь существует на Земле почти всю ее историю - около 4 миллиардов лет.

О недавних открытиях палеонтологов, изучающих древнейшие следы жизни на нашей планете, рассказывает сотрудник Палеонтологического института, член-корреспондент РАН Михаил Федонкин.

– Мы уже говорили о фауне вендского периода, а в вендском период жили мягкотелые существа, многие из которых практически не имеют аналогов в современной фауне. Сегодня мы продвинемся еще дальше вглубь времен – на 600 и более миллионов лет назад – и поговорим о самых первых следах жизни, которые известны из ископаемой летописи.

– Сегодня мы все больше и больше находим следов жизни в древних породах. Мы оперируем не только палеонтологическими данными, но привлекаем данные изотопного анализа углерода или серы. Мы знаем, что жизнь предпочитает иметь дело с легкими изотопами, а жизнедеятельность нередко приводит к тому, что изотопный состав минералов, в который входит сера или углерод, облегчается и это дает нам основания подозревать о существовании тех или иных бактерий в определенный период. Сегодня мы в почти такой же ситуации, в какой находился Дарвин, когда завершал свой труд. Мы достигли той границы, после которой нет крупных форм животных и вообще крайне мало сведений о жизни. Но они есть.

Марина Борисовна Гниловская описала трубчатые сегментированные формы, довольно крупные, из отложений которым более миллиарда лет. Уже найдено достаточно большое количество образцов. Подобные формы описаны в Китае, это – протерозой – 800 миллионов лет или даже старше. Причем может говорить о довольно широком разнообразии форм жизни. В этих трубках жили простые полипы, как и сегодня живут кишечнополостные. Там встречаются микроскопичные растительные формы и достаточно много водорослей. Это говорит о том, что многоклеточный уровень уже был достигнут.

- Давайте двинемся еще глубже в историю жизни на Земле, может быть, на миллиард лет.

– Есть работы посвященные еще более давним периодам. Со своим коллегой Эллисом Ехельсоном мы исследовали отложения, возраст которых полтора миллиарда лет. Это достаточно надежная датировка. Мы исследовали два места: одно из них - это штат Монтана и второе - бассейн Бангемол в Западной Австралии. И что же мы там обнаружили? Окаменелости, которые похожи на разорванные брошенные ожерелья. Это цепочки, скажем, бусинок, которые могут быть длиной 20-30 сантиметров, имеют регулярный размер и расположенные на почти равном расстоянии друг от друга. Они встречаются тысячами, миллионами.

В течение нескольких лет мы проводили экспедиции, собирая этот материал, исследуя его и в итоге мы восстановили формы этих окаменелостей, а потом и самих организмов. Оказалось, что это донные организмы жившие колониями, соединенные нитью. Она достаточно прочна, поскольку когда они меняли свое местоположение, она не рвется. Нам удалось восстановить вид этих колоний. Они похожи на конусы, заглубленные острым концом в осадок. Эти колонии напоминают современных гидроидных полипов или некоторых губок. Наши первые публикации были восприняты критически: какие могут быть животные настолько давно? Мы назвали их Horodyskia в честь безвременно умершего Р. Хородиски, который и нашел их, и описал. Но он лет десять сомневался в том, что это. Полтора миллиарда лет – слишком большой срок. Он даже сомневался, окаменелости ли это.

– То есть полтора милларда лет назад уже были многоклеточные организмы?

– Длина ожерелья достигает 20 сантиметров, а каждая бусинка до сантиметра в диаметре. Австралийские коллеги, полагают до сих пор, что это, скорее всего, неизвестные водоросли. Но у нас нет никаких оснований полагать, что это грибы или водоросли, они сохранились так же, как и вендской фауна, хотя облик у них другой. И мы склоняемся к тому, что мы имеем дело с колониальными многоклеточными животными. Отдельные полипы, сидящие на ниточке – стволе – как в современных колониях. Но дело в том, что многоклеточная жизнь могла появиться и существовать, а потом исчезнуть. И следующая попытка могла возникнуть спустя сотни миллионов лет.

– Сейчас молекулярная филогения показывает, что, по-видимому, многоклеточность у организмов со сложной клеткой возникала как минимум 24 раза у разных линий – у грибов, у растений, у разных водорослей. То есть переход на многоклеточный уровень не был однократным событием. Поэтому может быть и животные многоклеточные появлялись не один раз.

– Мы можем рассматривать многоклеточность, особенно на ранних стадиях, как адаптацию. В некоторых ситуациях просто удобнее быть большим, многоклеточным и кислорода достаточно, чтобы напитать все клетки в прохладной воде. А вот если вода теплеет, кислорода в ней меньше, и здесь оказывается выгоднее существовать в одноклеточном состоянии. И то же самое верно не только в отношении кислорода, но и в отношении питания. Мы знаем примеры в современном мире, когда многоклеточность и одноклеточность чередуются. Часть жизни животное проводит, как многоклеточные: вы можете наблюдать основание, ножку, плодовое тело, передвижение животного, а потом клетки расходятся и живут как независимые амебоподобные организмы до момента, когда поступает сигнал – и клетки собираются и образуют видимый организм. Это такая факультативная многоклеточность, один из путей возникновения реальной многоклеточности. Были, наверное, и другие пробы, но одна из попыток создать многоклеточный организм состоялась полтора миллиарда лет назад.

– Но высокоорганизованная жизнь существовала и раньше полутора миллиардов лет назад?

– Вместе с теми же ожерельями хородиски (Horodyskia) были обнаружены и многоклеточные спиралевидные водоросли – грипании. Эти грипании найдены в холодноводных отложениях, где осаждались железные руды, и возраст этих руд 1 миллиард 800 миллионов лет назад. И это тоже крупная сложная многоклеточная форма, видимая без микроскопа.

И вероятно, в этом древнем мире раннего протерозоя – позднего архея 2,5 миллиарда лет назад сформировалось эвкариотная сложная клетка, имеющая ядро.

Углубляясь в прошлое, мы постоянно находим следы жизни либо в виде ископаемых бактерий – это фактически окаменевшие клетки, либо следы жизнедеятельности бактерий в виде карбонатных отложений или руд железа. Как правило, с этими рудами сопряжены углеродные толщи. Откуда этот углерод? Скорее всего, это – отмершая органика и, как правило, изотопный состав облегчен. Либо мы встречаем биомаркеры, фактически измененные обломки биомолекул, когда-то живых организмов.

– Неизбежно встает вопрос, когда на Земле возникла жизнь?

– Сегодня можно сказать, что переход от костной материи, как ее называл Вернадский, к живой, от нежизни к жизни, выходит за пределы геологической летописи. На Земле нет осадочных отложений, в которых отсутствовали бы признаки жизни. По крайней мере, три миллиарда 800 миллионов лет назад, когда сформировались осадочные породы, сохранившиеся до нашего времени, жизнь уже была. (А возраст Земли по сегодняшним оценкам составляет 4,5 миллиарда лет). В более древние периоды земная кора была тонкой, точка плавления пород была высоко и поэтому кора все еще перерабатывалась. Земля все еще кипела и поэтому кора вздымалась и снова погружалась, переправлялась многократно.

Жизнь вопреки всему может формировать поток энергии и поддерживать его. Это то, что объединяет все живые организмы. Мы должны взять это качество за основу и понять, как этот поток энергии сформировался и почему действовал настолько устойчиво, что прошел через эти четыре миллиарда лет не прерываясь.

Александр Марков, Александр Костинский,
радио "Свобода"